迹运动的移物系统来说，有可能意外推撞食物容器，或推倒食物容器，那么后续一系列操作都会成为灾难。这个时候或许可以通过人工远程协助来解决，但终归是稳定性不足。所以引入光学系统来对食物容器定位来增加系统的稳定性。
[0150]光学系统包括摄像头和多个近距红外反射式传感器。光学系统其具体构造如下:
[0151].摄像头可拍摄记录机内图像，可以通过图像识别，可以获取食物信息和位置信息。例如，获取食物容器上印制的条形码，使取物装置与食物容器位置对中等。
[0152].红外线反射式传感器用于精确获取食物容器的位置信息。红外反射式传感器分布于不同位置且分别面向不同的方向，可在多个方向获取食物容器与传感器之间的距离信息。随着光学系统与食物容器相对位置的变化，则红外反射量量也会变化，并导致通过传感器的电流改变，通过检测电流变化的极值，或通过多个传感器电流的比较，从而获得食物容器相对位置的精确信息。
[0153]光学系统是和移物系统结合起来的。夹钳上有多个红外反射式传感器，通过红外线的反射量的变化可以监测食物容器与传感器之间相对距离的变化，从而获取某一方向食物容器相对于移物系统的精确相对坐标。夹钳上的传感器等通常位于下夹钳上表面，介于两层夹钳之间
[0154]红外传感器，一种不对称的正侧向布置方式，如图13所示，1.前向传感器a 2.内侧传感器b 3.内侧传感器c 4.内侧传感器d 5.前向传感器e 6.摄像头7.夹钳8.夹钳关节9.夹钳机械部10.传感器放大图11.传感器固定壳12.反射式红外传感器。13.正对反射14.非正对反射。具体工作方式和过程是:
[0155]1.移物系统机械手移动到预设的坐标处，用摄像头对食物容器进行拍摄，电脑对拍摄所得图片进行图像识别，获取食物容器粗略坐标。
[0156]2.移物系统机械手对食物容器夹取前，先移动到准备要取出的食物容器粗略坐标正前方，略偏左或略偏右的位置处，夹钳收紧。
[0157]3.前向传感器a开始工作，机械手先在运动区作横向平行移动(从左向右，或从右向左，根据上一条的具体偏置方位确定)，这时夹钳虽然与食物容器不接触，但左右移动使前向传感器a与食物容器的距离产生变化，如图13中13/14所示，相比非正对反射，只有当前向传感器a正向正对食物容器时，红外反射量最大，即通过红外传感器的电流最大，而电脑在移物系统的移动过程中对电流进行实时监测，并记录下其通过传感器电流最大/极值/阀值时移物系统坐标，即此传感器正向正对食物容器的横向坐标，通过此坐标可以获得食物容器与取物装置的相对横向坐标，从而可以使移物系统机械手正对食物容器，电脑获取电流变化信息后，前向传感器a即可停止工作。
[0158]4.机械手与食物容器对正，电脑根据食物容器的标准尺寸，控制机械手展开，使夹钳内侧空间略大于食物容器的尺寸，这样加钳可以向前探入而不会触碰食物容器。
[0159]5.启动内侧红外传感器b，然后探入货架内/食物容器外围，当此传感器于夹钳侧向正对食物容器时，红外反射量最大，即通过红外传感器的电流最大，而电脑在移物系统的移动过程中对电流进行实时监测，并记录下其通过传感器电流最大/极值/阀值时移物系统坐标，即此传感器于夹钳侧向正对食物容器的纵向坐标，通过这些坐标可以获得食物容器与取物装置的相对纵向坐标，从而可以使移物系统纵向对正食物容器，获取电流变化信息后，内侧红外传感器b即可停止工作。
[0160]6.红外线传感器c/d/e有多种功能，一是对ab两个传感器所获信息，利用加权判别的办法进行确认和修正，减少食物容器印刷、皱褶、污迹对反射式红外传感器的干扰；二是更准确地获取非圆食物容器的坐标，比如矩形不带圆弧的食物容器。具体原理为，当机械手夹钳移动到能包围食物容器或食物容器置于夹钳中间时，即移动到根据传感器a/b的信息所生成的食物容器坐标处并准备对食物容器进行抓取时，c/d传感器的电流应该是相等或相近的，通过对比c/d的电流，并综合传感器a的信息，电脑可获知左右夹钳相对于食物容器的距离，并调整机械手横向坐标。通过比较传感器e与阀值得比较，并综合传感器b的信息，电脑可获知左右夹钳相对于食物容器的距离，并调整机械手纵向坐标。
[0161]7.取物动作:夹钳收缩到食物容器的尺寸，夹取食物容器。在收紧夹钳时，移物系统会做出前后运动，补偿夹钳收缩时夹钳中心坐标的变动。夹钳夹取食物容器之后，先略提高食物容器，使食物容器脱离底部支撑物，然后取物机械手缩回。食物容器的拾取完成。
[0162]下面再列举红外传感器的一种左右对称的斜向设置方式，(最终的布局方式可以是两种设置方式其中一种或其混合或其部分)，如图14所示，1.前向传感器a 2.内侧传感器b 3.内侧传感器c 4.摄像头5.夹钳6.夹钳关节9.夹钳机械部8.传感器放大图9.正对反射10.非正对反射，其具体工作方式和过程与前一设置方式类似，不同之处如下:
[0163]1.前后对正。当机械手于食物容器前方横向移动时，当前向传感器a及其左边对称部位传感器两者通过的电流一致时(即两者之绝对差值小于等于某一阀值时)或者两者绝对差值最小时，则机械手与食物容器是正向对中的。
[0164]2.比较传感器通过电流大小时，假若两个传感器反馈电流对同样距离的感测不能一致时，电脑则需要在机器设备调试时予以修正，调整计算参数
[0165]3.左右对正。当夹钳于食物容器两侧纵向移动时，当前向传感器a或其左边对称部位传感器两者通过的电流达到最大值时，则传感器与食物容器是斜向对正的，然后电脑算出纵向对正坐标，并使其与夹钳中部左右对正。
[0166]4.最终调整。当食物容器已经大致位于夹钳中部时，内侧传感器b/c及其左部对称部位传感器起排除干扰和调整修正的作用，当通过4个传感器的电流均一致时，则食物容器处于夹钳正中。电脑据此对机械手坐标进行调整。
[0167]一种特定实施例是使用扣手的平板式货架的结构。一种比较适合有较高强度的食物容器所使用的前扣式机械手，其结构和控制更简单。但是食物容器只能单层放置，不能叠起来，这样就需要更多的货架层数。如图15所示(水平剖面)1.容器2.容器翻边凹槽
3.夹钳活动部、上部4.弹性元件5.转轴6.夹钳动力装置7.机械手掌手臂8.夹钳固定部、下部9.上向传感器/翻边传感器10.摄像头11.前向传感器
[0168]前扣式机械手，其夹取方式为仅从容器前端夹取食物容器，其夹钳夹住容器前端的翻边和凹槽，并且夹钳抵住食物容器前端，使食物容器保持容器开口向上的姿态。其结构为夹钳两个部分上下分置，上部可以活动能够从上夹紧容器的翻边和凹槽，下部为固定部分，其形状能够扣住容器的翻边和凹槽，并且能抵住容器前端下半部，且形状与容器前端下半部分配合。本实用新型中该实施例，夹钳动力部分其中一个方案是通过弹性元件提供夹紧力，和通过电磁铁/气动元件等提供张开动力。夹钳上同样分布有反射式红外传感器和摄像头，其分布于夹钳下部。夹钳具体工作方式和过程是:
[0169]1.移物系统机械手移动到预设的坐标处，用摄像头对食物容器进行拍摄，电脑对拍摄所得图片进行图像识别，获取食物容器粗略坐标。
[0170]2.移物系统机械手对食物容器夹取前，先移动到准备要取出的食物容器粗略坐标正前方。
[0171]3.前向传感器a开始工作，机械手先在运动区作横向平行移动，这时夹钳虽然与食物容器不接触，但左右移动使前向传感器a与食物容器的距离产生变化，与前文所述一样，如图13中13/14所示，相比非正对反射，只有当前向传感器a正向正对食物容器时，红外反射量最大，即通过红外传感器的电流最大，而电脑在移物系统的移动过程中对电流进行实时监测，并记录下其通过传感器电流最大/极值/阀值时移物系统坐标，即此传感器正向正对食物容器的横向坐标，通过此坐标可以获得食物容器与取物装置的相对横向坐标，从而可以使移物系统机械手正对食物容器，电脑获取电流变化信息后，前向传感器a即可停止工作。
[0172]4.机械手先在运动区作横向上下移动，前向传感器a开始工作，上下移动使前向传感器a与食物容器的距离产生变化，而电脑在移物系统的移动过程中对电流进行实时监测，并记录下其波形，然后电脑根据其波形和极值可以得出翻边的竖立方向坐标，从而可以使移物系统机械手夹钳下端能准确计算出容器的翻边和凹槽的位置。
[0173]5.电脑获取电流变化信息后，前向传感器a停止工作。电脑控制夹钳缓缓向前，这时，夹钳上部是打开的。当前进过程，食物容器翻边阻碍翻边传感器信号的时候，电脑获知翻边在前后向上的坐标，然后，夹钳上部是打开的断电并关闭。机械手扣住食物容器翻边。
[0174]6.取物动作:电脑控制夹钳扣入容器翻边凹槽，并夹紧。缓缓上提一端距离使食物容器脱离底部支撑物，然后取物机械手缩回。食物容器的拾取完成。
[0175]一种特定实施例是使用勾推手配合伸缩托盘并使用有条纹的平板式货架的结构，这种勾推手实质上是一种水平移动的异型套框(铁圈)。这种设计结构省略了机械手这个复杂部件，而且对食物容器形状的配合要求较低，还可以有更高的食物存放密度，但是食物容器只能单层放置，不能叠起来，这样就需要更多的货架层数。而且这种结构比较适合扁平形食物容器，对高窄形则不适用。
[0176]推勾手结构如图16所示，这是一种水平移动的异型套框(铁圈)。这种勾推手具有支持手柄(5)支撑整个勾推手，手柄底部有多个光学设备出)，包括摄像头和红外传感器，其反馈原理与上面最佳实施例所述的类似部分一致。中间有锥度圆形状食物容器，即常见的一次性食物容器，食物容器有最大外缘(3)，下部推拉外缘(4)。需要指出的是食物容器并不限定于圆形，这里只是为了说明，最主要的是上述两个不同尺寸的外缘。推拉手的套框(2)略大于食物容器的最大外缘(3)，推拉手的小套圈(I)能与食物容器的下部推拉外缘
(4)配合。这种推勾手的工作原理和步骤是，推拉勾手移动到食物容器正上方，位于食物容器和货架上层板的间隙当中，然后稍微下降，先根据传感器确定，食物容器的大概位置。然后再下沉，套框套入食物容器盖子的突缘，盖子突缘直径比推勾手套框小很多，所以这时候还没有触碰食物容器，推勾手向移出方向推动食物容器的盖子的突缘，即推动或拉动食物容器，使食物容器与前一个紧靠的食物容器略微产生间隔，直到间隔足够勾推手探入而不会触碰倒这两个紧靠的食物容器，然后勾推手探入上述间隔当中，下沉套入至食物容器下部，对食物容器推拉。因为勾推手的内缘形状尺寸是确定的，所以是可以根据机械手坐标计算出被推拉的食物容器的位置。
[0177]与上述配合的是下面的两种有间隔条纹的货架层板。如图17a和图17b所示，食物容器(I)被分隔在间隔条纹(4)之间。间隔条纹(4)的朝向和食物容器的进出方向一致，用于隔开食物容器和单向固定食物容器，其宽度和食物容器底部宽度一致。出口处有较为出口凸出部(2)，即是平缓的间隔条纹，防止食物容器因为某些原因掉落，并可以使食物容器移动到这个位置时微倾斜，方便伸缩托盘插入其底部。
[0178]货架层板的间隔条纹，除了前后推拉的结构(3)，还有倒L轨道推拉的结构(5)。倒L轨道推拉的结构(5)有横向间隔条纹。
[0179]伸缩托盘，就是一个位于推勾手下方，高度相对于推勾手是固定的，但是可以相对于推勾手前后伸缩移动的水平薄片铲，其两侧边缘有与食物容器底部尺寸一致的前后向间隔条纹，可以防止食物容器横向脱出。其有微小角度向前下方倾斜。在推勾手的配合下，在食物容器前半部分通过凸出部(2)的时候，可以向前插入食物容器底部，或在货架出口接住食物容器。其功能就是托住食物容器。这种伸缩托盘的伸缩长度是可以由步进、伺服或交流同步减速电机控制。
[0180]一种利用拾取器拾取密集容器(或包装)叠层的特定实施例。有的食物容器很小，里面的食物很少，有的是扁平状，有的数量很多，有的是异型结构，有的是软包装，进货时若一个个放入，会很花时间，为了方便进货，因此有了以下设计。
[0181]如图18所示，这种结构使用的容器是特制大号抽屉式储运容器(2)，内有大量的单层或多层的小食物容器(I)，储运容器(2)底部或底面具有与货架配合的结构，能直接搁在货架横梁上而不会前后移位，与货架横梁上的定位夹块配合而不会左右移动，即能保持固定，不会轻易移位。储运容器底部具有凹槽用于存放小食物容器，与小食物容器底部形状能配合。抽屉式储运容器⑵还有把手⑷，能让下面会说到的移物系统的机械手的倒勾叉扣入的一种向下开放有锥形喇叭状过渡开口的圆柱形插槽。还有便于移物系统定位调整坐标用的光学标记(3)。
[0182]如图19所示，上述抽屉式储运容器是配合一种特定的钩叉手(2)使用的。这种钩叉手具有向上的钩叉(3)，可以插入抽屉式储运容器的把手处，并伴随机械系统的移动能把抽屉式储运容器搬动。还有，薄片平铲(5)和推拉圈(4)。推拉圈(4)可以由机械(I)推移，能伸出和缩入薄片平铲(5)的范围。假设把一直径小于推拉圈的容器放在平台上，并已经知道该容器的尺寸和坐标，推拉圈伸出可以从容器上方套入食物容器，并收缩把食物容器拉入或推出薄片平铲(5)的范围。因为推拉圈有固定形状，所以伸出推拉圈套入小食物容器的时候，通过前后左右移动推拉圈，是可以摆正小食物容器的位置的。这里食物容器底部和薄片平铲都应该有过渡的斜面边缘，便于上述推拉操作。
[0183]如图20所示，与上述钩叉手配合的还有一个能从抽屉式储运容器中抓取小食物容器的4爪拾取器，上述钩叉手抓住抽屉式储运容器，把抽屉式储运容器移动到光学传感器(3)的下面，电脑对光学信息进行分析，对抽屉式储运容器内部的其中一个小食物容器进行定位，然后钩叉手把抽屉式储运容器移动，使该小食物容器与4爪拾取器对中。4爪拾取器具有固定长柄(I)，其长度使4爪拾取器能探入抽屉式储运容器中抓取消食物容器，而不会触碰到抽屉式储运容器的外壳。4爪拾取器下部有4夹钳片(2)，夹钳片有倒钩方便钩入食物容器翻边。移物系统把小食物容器对中后，把抽屉式储运容器提升，然后让4爪拾取器探入抓取小食物容器(4)。然后移物系统下沉，把抽屉式储运容器放置回原位。接着，利用上述图19中的薄片平铲和推拉圈，待薄片平铲和推拉圈与被抓住的小食物容...